DE19549547B4 - Thixocasting semi-molten casting material and its mfr. - the material comprising composite solid phases each having liq. and solid phases, and single solid phases - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein semi-geschmolzenes Thixogieß-Gießmaterial.The The present invention relates to a semi-molten thixocasting casting material.
Beim Durchführen eines Thixogieß-Verfahrens wird eine Prozedur verwendet, welches das Aussetzen eines Gießmaterials einer Hitzebehandlung enthält, um ein semi-geschmolzenes (halbgeschmolzenes) Gießmaterial zu erzeugen, welches eine feste Phase (eine im wesentlichen feste Phase usw.) aufweist sowie eine flüssige Phase, welche darin koexistieren, und das Laden des semi-geschmolzenen Gießmaterials in einen Hohlraum in einer Gießform unter einem Druck und das Verfestigen des semi-geschmolzenen Gießmaterials unter dem Druck.At the Carry out a thixocasting process For example, a procedure is used which involves exposing a casting material contains a heat treatment, around a semi-molten (semi-molten) casting material which produces a solid phase (a substantially solid) Phase, etc.) and a liquid phase which coexist therein, and loading the semi-molten casting material into a cavity in a mold under pressure and solidifying the semi-molten casting material below the pressure.
Bei der Hitzebehandlung wird der Festphasengehalt in dem semi-geschmolzenen Gießmaterial derart fest eingestellt, das Thixogieß-Verfahren sanft durchgeführt wird. Bei einem derartigen Festphasengehalt ist der Flußwiderstand des semi-geschmolzenen Gießmaterials verringert und daher ist es wahrscheinlich, daß der folgende Nachteil auftritt: ein Teil des semi-geschmolzenen Gießmaterials fließt heraus oder das semi-geschmolzene Gießmaterial wird deformiert.at the heat treatment becomes the solid phase content in the semi-molten casting material set so firmly, the thixocasting process is performed gently. At such a solid phase content is the flow resistance of the semi-molten casting material decreases and therefore it is likely that the following disadvantage occurs: Part of the semi-molten casting material flows out or the semi-molten casting material is deformed.
Ein im Stand der Technik verwendetes Verfahren ist das Einpassen des Gießmaterials in einen Ring vor der Hitzebehandlung, um das Herausfließen und das Deformieren durch den Ring zu verhindern (siehe beispielsweise US-Patent Nr. 4,712,413).One The method used in the prior art is the fitting of the casting material in a ring before heat treatment, to drain and to prevent deformation by the ring (see for example U.S. Patent No. 4,712,413).
Dieses Verfahren des Stands der Technik ist jedoch durch das Problem begleitet, daß ein Erfordernis für Vorgänge entsteht, welche das Einpassen des Gießmaterials in den Ring umfassen, das Entfernen des Rings von dem Gießmaterial und das Entfernen eines verfestigten Metallanteils, welcher sich an dem Ring abgelagert hat, was zu einem komplizierten Gießverfahren führt.This However, prior art method is accompanied by the problem, the existence Requirement for operations arises, which include the fitting of the casting material in the ring, removing the ring from the casting material and removing a solidified metal portion which deposits on the ring has, which leads to a complicated casting process.
Aus metallographischen und ökonomischen Gesichtspunkten ist das Gießmaterial im allgemeinen durch Verwendung eines gerührten kontinuierlichen Gießverfahrens erzeugt worden; bei dem Verfahren zum Erzeugen des Gießmaterials wird es jedoch nicht vermieden, daß ein äußerer Schichtabschnitt Dendriten aufweist, die um einen Außenumfang eines Hauptkörperabschnitts des Gießmaterials herum existieren. Die Dendriten verursachen, daß der Druck zum Laden des semi-geschmolzenen Gießmaterials in den Hohlraum erhöht wird, um das vollständige Laden des semi-geschmolzenen Materials in den Hohlraum zu erschweren, und daher sind die Dendriten in dem Gießmaterial unerwünscht.Out metallographic and economic The point of view is the casting material generally by using a stirred continuous casting process produced; in the method for producing the casting material However, it is not avoided that an outer layer portion dendrites which has an outer circumference a main body section of the casting material exist around. The dendrites cause the pressure to load the semi-molten casting material increased in the cavity is going to get the full one Loading the semi-molten material into the cavity to complicate and therefore the dendrites in the casting material are undesirable.
Daher werden herkömmlicherweise die folgenden Verfahren verwendet: ein Verfahren zum Entfernen der Dendriten durch eine Dendritenfalle, welche in eine Gießform montiert ist (siehe japanische Patentveröffentlichung Nr. 51703/90), und ein Verfahren zum Aussetzen des Gießmaterials einem Schneidevorgang zum Entfernen des äußeren Schichtabschnitts.Therefore become conventional the following procedures are used: a method of removing the Dendrites through a dendrite trap, which is mounted in a mold is (see Japanese Patent Publication No. 51703/90), and a method for exposing the casting material a cutting operation for removing the outer layer portion.
Das erste Verfahren zum Entfernen der Dendriten durch eine Dendritenfalle, welche in die Gießform montiert ist, verursacht, daß die Struktur der Gießform kompliziert wird und bringt eine Erhöhung der Kosten mit sich. Das zweite Verfahren zum Abschneiden des äußeren Schichtabschnitts bringt eine Zunahme der Arbeitsschritte und eine Verschlechterung der Produktivität mit sich.The first method for removing the dendrites by a dendritic trap, which is mounted in the mold is that causes the Structure of the mold complicated and brings an increase in costs. The second method for cutting the outer layer portion brings an increase in work steps and a deterioration in productivity.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein semi-geschmolzenes Gießmateriah des vorangehend beschriebenen Typs vorzusehen, welches eine gute Formstabilität aufweist und bei welchem durch Spezifizieren der Struktur des äußeren Schichtabschnitts in dem semi-geschmolzenen Zustand verhindert werden kann, daß es herausfließt und deformiert wird.It An object of the present invention is a semi-molten one Gießmateriah of the type described above, which is a good one dimensional stability and wherein by specifying the structure of the outer layer portion in the semi-molten state, it can be prevented from flowing out and deforming becomes.
Um die vorangehende Aufgabe zu lösen, ist gemäß der vorliegen den Erfindung ein semi-geschmolzenes Thixogieß-Gießmaterial vorgesehen mit darin koexistenten festen und flüssigen Phasen, worin das Material eine Mehrzahl von zusammengesetzten festen Phasen umfaßt, welche jeweils einen Flüssigphasenbereich und einen den Flüssigphasenbereich umschließenden Festphasenbereich aufweisen, und eine Mehrzahl von einzelnen festen Phasen, welche keinen Flüssigphasenbereich aufweisen, wobei die zusammengesetzten festen Phasen und die einzelnen festen Phasen als die festen Phasen in einem äußeren Schichtabschnitt des semi-geschmolzenen Gießmaterials gemischt sind, und worin dann, wenn eine Flüssigkeitseinschlußrate P von einer der zusammengesetzten festen Phasen definiert ist als P = {B/(A + B)} × 100 (%), wobei A eine Schnittfläche des Festphasenbereichs ist und B eine Schnittfläche des Flüssigphasenbereichs ist, und wobei die Flüssigphaseneinschlußrate P der einzelnen festen Phase als P = 0 (%) definiert ist, und wenn eine Anzahl N an Gruppen aus einer Klasse der festen Phasen in dem äußeren Schichtabschnitt so ausgewählt ist, daß sie eine Mehrzahl der festen Phasen umfassen, Mittelwerte M1 bis MN der Flüssigkeitseinschlußraten P1, P2 ... Pn-1 und Pn einer Anzahl n an festen Phasen in ersten bis N-ten Gruppen wiedergegeben sind durch M1 = (P1 + P2 ... + Pn-1 + Pn)/n bis MN = (P1 + P2 ... + Pn-1 + Pn)/n und ein Mittelwert MM (= (M1 + M2 ... + MN-1 + MN)/N) der Mittelwerte M1 bis MN im Bereich von MM ≥ 20 % gesetzt ist.In order to achieve the foregoing object, according to the present invention, there is provided a semi-molten thixocasting molding material having solid and liquid phases coexistent therein, wherein the material comprises a plurality of composite solid phases each having a liquid phase region and a solid phase region surrounding the liquid phase region , and a plurality of individual solid phases having no liquid phase region, wherein the composite solid phases and the individual solid phases are mixed as the solid phases in an outer layer portion of the semi-molten casting material, and wherein when a liquid inclusion rate P is defined by one of the composite solid phases as P = {B / (A + B)} × 100 (%), where A is a sectional area of the solid phase area and B is a sectional area of the liquid phase area, and wherein the liquid phase inclusion rate P of the single solid phase is defined as P = 0 (%), and when a number N of groups of a class of the solid phases in the outer layer portion is selected to include a plurality of the solid phases, averages M 1 to M N of the liquid inclusion rates P 1 , P 2 ... P n-1 and P n of a number n of solid phases in first through N-th groups are represented by M 1 = (P 1 + P 2 ... + P n-1 + P n ) / n to M N = (P 1 + P 2 ... + P n-1 + P n ) / n and an average M M (= (M 1 + M 2 ... + M N-1 + M N ) / N) of the mean values M 1 to M N in the range of M M ≥ 20%.
Zusätzlich ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein semi-geschmolzenes Thixogieß-Gießmaterial vorgesehen mit darin koexistenten festen und flüssigen Phasen, worin die in einem äußeren Schichtabschnitt des Gießmaterials existierenden festen Phasen eine Mehrzahl von zusammengesetzen festen Phasen sind, welche jeweils einen Flüssigphasenbereich und einen den Flüssigphasenbereich umschließenden Festphasenbereich aufweisen, und worin dann, wenn eine Flüssigkeitseinschlußrate P von einer der zusammengesetzten festen Phasen definiert ist als P = {B/(A + B)} × 100 (%), wobei A eine Schnittfläche des Festpha senbereichs und B eine Schnittfläche des Flüssigphasenbereichs ist, und wenn eine Anzahl N an Gruppen aus einer Klasse der zusammengesetzten festen Phasen in dem äußeren Schichtabschnitt so ausgewählt ist, daß sie eine Mehrzahl der zusammengesetzten festen Phasen umfassen, Mittelwerte M1 bis MN der Flüssigkeitseinschlußraten P1, P2, ... Pn- 1 und Pn einer Anzahl n der zusammengesetzten festen Phasen in ersten bis N-ten Gruppen wiedergegeben sind durch M1 = (P1 + P2 ... + Pn-1 + Pn)/n bis MN = (P1 + P2 ... + Pn-1 + Pn)/n und ein Mittelwert MM (= (M1 + M2 ... + MN- 1 + MN)/N) der Mittelwerte M1 bis MN im Bereich von MM ≥ 20 % gesetzt ist.In addition, according to the present invention, there is provided a semi-molten thixocasting molding material having solid and liquid phases coexistent therein, wherein the solid phases existing in an outer layer portion of the molding material are a plurality of composite solid phases each having a liquid phase region and a liquid phase region And wherein, when a liquid inclusion rate P of one of the composite solid phases is defined as P = {B / (A + B)} × 100 (%), where A is a sectional area of the solid phase region and B is a sectional area of the liquid phase region and when a number N of groups of a compound of the composite solid phases in the outer layer portion is selected to comprise a plurality of the composite solid phases, averages M 1 to M N of the liquid inclusion rates P 1 , P 2 ,. P n- 1 and P n of an Num of the composite solid phases in first to Nth groups are represented by M 1 = (P 1 + P 2 ... + P n-1 + P n ) / n to M N = (P 1 + P 2 . .. + P n-1 + P n ) / n and an average value M M (= (M 1 + M 2 ... + M N- 1 + M N ) / N) of the mean values M 1 to M N in the range of M M ≥ 20% is set.
Wenn die verbundenen festen Phasen und die einzelnen festen Phasen in dem äußeren Schichtabschnitt existieren, oder wenn nur die verbundenen festen Phasen in dem äußeren Schichtabschnitt existieren, dann wird die Menge der flüssigen Phase um die feste Phase herum gemäß der Menge der in der verbundenen festen Phase eingeschlossenen flüssigen Phase verringert.If the connected solid phases and the individual solid phases in the outer layer section exist, or if only the connected solid phases in the outer layer portion exist, then the amount of the liquid phase becomes the solid phase around according to the crowd the liquid phase enclosed in the connected solid phase reduced.
Daher wird, wenn der Mittelwert MM, welcher sich auf die Flüssigphaseneinschlußrate P in dem äußeren Schichtabschnitt bezieht, im Bereich von MM ≥ 20 % gesetzt ist, der scheinbare Festphasengehalt in dem äußeren Schichtabschnitt mehr erhöht als ein tatsächlicher Festphasengehalt gemäß dem Mittelwert MM. Somit ist es möglich, die Formstabilität (Formfestigkeit) des semi-geschmolzenen Gießmaterials zu verbessern und das Herausfließen und das Verformen zu unterbinden.Therefore, when the average value M M relating to the liquid phase inclusion rate P in the outer layer portion is set in the range of M M ≥ 20%, the apparent solid content in the outer layer portion is increased more than an actual solid phase content according to the average value M M , Thus, it is possible to improve the dimensional stability (dimensional stability) of the semi-molten casting material and to prevent the outflow and deformation.
Wenn jedoch der Mittelwert MM geringer als 20 % ist, dann tritt das Herausfließen der flüssigen Phase auf, was zu einer plötzlichen Zunahme des Gewichtsverlustes führt.However, if the average value M M is less than 20%, the outflow of the liquid phase occurs, resulting in a sudden increase in weight loss.
Zur Herstellung eines semi-geschmolzenen Thixogieß-Gießmaterials ist ein Verfahren vorgesehen, umfassend die Schritte des Aussetzens des Thixogieß-Materials, umfassend einen äußeren Schichtabschnitt mit den Dendriten um einen Außenumfang eines Hauptkörperabschnitts herum, einer Hitzebehandlung, um ein semi-geschmolzenes Gießmaterial zu erzeugen, welches feste und flüssige Phasen aufweist, die darin koexistieren, wobei die Dendriten in sphärische feste Phasen transformiert werden durch Erhöhen der Temperatur des äußeren Schichtabschnitts bevorzugt bezüglich dem Hauptkörperabschnitt, um den äußeren Schichtabschnitt in einen semi-geschmolzenen Zustand zu bringen.to Preparation of a semi-molten thixocasting casting material is a process comprising the steps of exposing the thixocasting material, comprising an outer layer portion with the dendrites around an outer circumference a main body section around, a heat treatment, to a semi-molten casting material to produce, which has solid and liquid phases, the coexist in which the dendrites transform into spherical solid phases will increase by the temperature of the outer layer portion preferred with respect the main body section, around the outer layer section into a semi-molten state.
Wenn der äußere Schichtabschnitt in dem Gießmaterial durch Erhitzen in den semi-geschmolzenen Zustand gebracht ist, dann können die in dem äußeren Schichtabschnitt existierenden Dendriten in die sphärischen festen Phasen transformiert werden. In diesem Falle tritt das Halbschmelzen des Hauptkörperabschnitts erst nach dem äußeren Schichtabschnitt auf und daher kann eine Verlängerung der Erhitzungszeit für den Hauptkörperabschnitt vermieden werden, um eine Koaleszenz (Zusammenwachsen) oder ein Aufquellen der metallographischen Struktur des Hauptkörperabschnitts zu verhindern.If the outer layer section in the casting material brought by heating in the semi-molten state, then can in the outer layer section existing dendrites transformed into the spherical solid phases become. In this case, the semi-melting of the main body portion occurs only after the outer layer section on and therefore can be an extension the heating time for the Main body portion be avoided to coalescence (growing together) or a Swelling of the metallographic structure of the main body portion to prevent.
Es ist somit möglich, das semi-geschmolzene Gießmaterial vollständig und sanft in den Hohlraum unter einem niedrigen Ladedruck einzuladen, um ein gutes Gießerzeugnis zu erzeugen. Zusätzlich können nicht die Nachteile des Komplizierens der Struktur der Gießform und der Zunahme der Schritte wie beim Stand der Technik auftreten.It is thus possible the semi-molten casting material Completely and gently invade the cavity under a low boost pressure, a good cast product to create. additionally can not the disadvantages of complicating the structure of the mold and the increase in the steps as in the prior art occur.
Die vorangehenden und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen augenscheinlich, wenn diese in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet wird.The The foregoing and other objects, features and advantages of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments Evidently, when used in conjunction with the accompanying drawings is looked at.
I. Semi-geschmolzenes Thixogieß-GießmaterialI. Semi-molten Thixocasting casting
Die
Bei
einem Gießvorgang
wird ein Gießmaterial
Danach
wird das semi-geschmolzene Gießmaterial
Die Tabelle 1 zeigt die Zusammensetzung eines hypoeutektischen (untereutektischen) Aluminiumlegierungsmaterials als ein Gießmaterial.The Table 1 shows the composition of a hypoeutectic (hypoeutectic) Aluminum alloy material as a casting material.
Tabelle 1 Table 1
Drei Legierungsmaterialien I, II und III mit der in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzung und mit einem Durchmesser von 76 mm und einer Länge von 85 mm sind vorbereitet worden.Three Alloy materials I, II and III with those shown in Table 1 Composition and with a diameter of 76 mm and a length of 85 mm have been prepared.
Die
Die
Die
Dann ist das Aluminiumlegierungsmaterial I in der Heizspule in der Induktionsheizeinrichtung angeordnet worden und ist dann unter Zuständen einer Frequenz von 1 kHz und einer Erregungszeit von 7 Minuten erhitzt worden (Ausgabe 90 % für die ersten drei Minuten, Ausgabe 52 % für die nächste 1 Minute und Ausgabe 37 % für die letzten 3 Minuten) bis die feste Phase 60 erreicht hat, wodurch ein semi-geschmolzenes Aluminiumlegierungsmaterial I erzeugt worden ist. Danach ist die metallographische Struktur des semi-geschmolzenen Aluminiumlegierungsmaterials I durch ein Abschreckverfahren fixiert worden.Then is the aluminum alloy material I in the heating coil in the induction heater has been arranged and is then under conditions of a frequency of 1 kHz and an excitation time of 7 minutes (Issue 90 % for the first three minutes, issue 52% for the next 1 minute and issue 37 % for the last 3 minutes) until the solid phase reaches 60, thereby a semi-molten aluminum alloy material I has been produced is. After that, the metallographic structure of the semi-molten Aluminum alloy material I fixed by a quenching method Service.
Die
In
den
Der Festphasenbereich Sa und der einzelne Festphasenbereich Ss der zusammengesetzten festen Phase Sc umfassen α-Al-Kristalle, und der Flüssigphasenbereich La und der Flüssigkphasenbereich Lp der zusammengesetzten festen Phase Sc umfassen eutektisches Al-Si.Of the Solid phase region Sa and the single solid phase region Ss of the composite solid phase Sc include α-Al crystals, and the liquid phase region La and the liquid phase area Lp of the composite solid phase Sc include eutectic Al-Si.
Die Flüssigphaseneinschlußrate P einer der zusammengesetzten festen Phasen Sc ist wiedergegeben durch P = {B/(A + B)} × 100 (%), und die Flüssigphaseneinschlußrate P der einzelnen festen Phase Ss ist wiedergegeben durch P = 0 (%), worin A eine Schnittfläche des Festphasenbereichs Sa ist und B eine Schnittfläche des Flüssigphasenbereichs La ist (eine Summe der Schnittflächen all der Flüssigphasenbereiche La, welche durch den Festphasenbereich Sa eingeschlossen sind). Wenn eine Anzahl N von Gruppen aus einer Klasse von festen Phase Sp (umfassend die zusammengesetzten festen Phasen Sc und die einzelne feste Phase Ss) in dem äußeren Schichtbereich derart ausgewählt wird, daß sie eine Mehrzahl von festen Phasen Sp umfassen, sind Mittelwerte M1 bis Mn der Flüssigphaseneinschlußraten P1, P2, ... Pn-1 und Pn einer Anzahl n an flüssigen Phasen Sp in der ersten bis zur N-ten Gruppe wiedergegeben durch M1 = (P1 + P2 ... + Pn-1 + Pn)/n, ... und MN = (P1 + P2 ... + Pn-1 + Pn)/n, und der Mittelwert MM dieser Mittelwerte M1 bis MN (= (M1 + M2 ... + MN-1 + MN)/N) ist im Bereich von MM ≥ 20 gesetzt.The liquid phase inclusion rate P of one of the composite solid phases Sc is represented by P = {B / (A + B)} × 100 (%), and the liquid phase inclusion rate P of the single solid phase Ss is represented by P = 0 (%), where A is a sectional area of the solid phase area Sa and B is a sectional area of the liquid phase area La (a sum of the sectional areas of all the liquid phase areas La enclosed by the solid phase area Sa). When a number N of groups of a class of solid phase Sp (including the composite solid phases Sc and the single solid phase Ss) in the outer layer region are selected to include a plurality of solid phases Sp, averages M 1 to M n of the liquid phase inclusion rates P 1 , P 2 , ... P n-1 and P n of a number n of liquid phases Sp in the first to the N-th group represented by M 1 = (P 1 + P 2) + P n-1 + P n ) / n, ... and M N = (P 1 + P 2 ... + P n-1 + P n ) / n, and the mean value M M of these mean values M 1 to M N (= (M 1 + M 2 ... + M N-1 + M N ) / N) is set in the range of M M ≥ 20.
In
der äußeren Schicht
des semi-geschmolzenen Aluminiumlegierungsmaterials I ist der Mittelwert
MM, welcher sich auf die Flüssigphaseneinschlußrate P
bezieht, in einer Art und Weise bestimmt worden, welche nachfolgend
beschrieben wird. (i) Wie in
Somit ist klar gemacht worden, daß der Mittelwert MM, welcher sich auf die Flüssigphaseneinschlußraten P in dem äußeren Schichtabschnitt des semi-geschmolzenen Legierungsmaterials I bezieht, gleich 20 % war (MM = (19 % + 21 %)/2 = 20 %).Thus, it has been made clear that the average value M M relating to the liquid phase inclusion rates P in the outer layer portion of the semi-molten alloy material I was 20% (M M = (19% + 21%) / 2 = 20%. ).
Die
In diesem Falle war ein erster Mittelwert M1 (= (P1 + P2 ... P9 + P10)/10) (mit der Annahme, daß P1 und P5 = 0) gleich 1,7 %, und ein zweiter Mittelwert M2 (= (P11 + P12 ... P15 + P16)/6) war gleich 1,8 %. Somit ist klar gemacht worden, daß der Mittelwert MM, welcher sich auf die Flüssigphaseneinschlußraten P in dem äußeren Schichtabschnitt des semi-geschmolzenen Aluminiumlegierungsmaterials II bezieht, gleich 1,8 % war (MM = (1,7 + 1,8 %)/2 = 1,8 %).In this case, a first average M 1 (= (P 1 + P 2 ... P 9 + P 10 ) / 10) (assuming P 1 and P 5 = 0) was 1.7%, and a second average M 2 (= (P 11 + P 12 ... P 15 + P 16 ) / 6) was equal to 1.8%. Thus, it has been made clear that the average value M M relating to the liquid phase inclusion rates P in the outer layer portion of the semi-molten aluminum alloy material II was 1.8% (M M = (1.7 + 1.8%) / 2 = 1.8%).
Die
In diesem Falle war ein erster Mittelwert M1 (= P1 + P2 ... P8 + P9)/9) (mit der Annahme, daß P4, P5 und P6 = 0) gleich 0, 8, und ein zweiter Mittelwert M2 (= (P8 + 10 ... P14 + 15)/7) (mit der Annahme, daß P11 und P13 = 0) war gleich 0,2 %. Es ist somit klar gemacht worden, daß der Mittelwert MM, welcher sich auf die Flüssigphaseneinschlußraten P in dem äußeren Schichtabschnitt des semi-geschmolzenen Aluminiummaterials III bezieht, gleich 0,5 % war (MM = (0,8 % + 0,2 %)/2 = 0,5 %).In this case, a first mean M 1 (= P 1 + P 2 ... P 8 + P 9 ) / 9) (assuming P 4 , P 5 and P 6 = 0) was equal to 0, 8, and a second average M 2 (= (P 8 + 10 ... P 14 + 15 ) / 7) (assuming P 11 and P 13 = 0) was equal to 0.2%. It has thus been made clear that the average value M M relating to the liquid phase inclusion rates P in the outer layer portion of the semi-molten aluminum material III was 0.5% (M M = (0.8% + 0.2 %) / 2 = 0.5%).
Die Tabelle 2 zeigt die Beziehung zwischen dem Mittelwert MM, welcher sich auf die Flüssigkeitseinschlußrate P bezieht, und dem Gewichtsverlust in den äußeren Schichtabschnitten der semi-geschmolzenen Legierungsmaterialien I, II und III und anderer semi-geschmolzener Legierungsmaterialien IV, V und VI. In dem äußeren Schichtabschnitt des semi-geschmolzenen Legierungsmaterials IV existieren nur einzelne feste Phasen Ss und es existieren keine zusammengesetzten festen Phasen Sc.Table 2 shows the relationship between the average value M M relating to the liquid inclusion rate P and the weight loss in the outer layer portions of the semi-molten alloy materials I, II and III and other semi-molten alloy materials IV, V and VI. In the outer layer portion of the semi-molten alloy material IV, only single solid phases Ss exist and there are no composite solid phases Sc.
Tabelle 2 Table 2
Die
Die vorliegende Erfindung umfaßt ein semi-geschmolzenes Thixogieß-Gießmaterial, in welchem die festen Phasen Sp, die in dem äußeren Schichtabschnitt existieren, eine Mehrzahl von zusammengesetzten festen Phasen Sc sind, welche jeweils einen Flüssigphasenbereich La und einen Festphasenbereich Sa aufweisen, welcher den Flüssigphasenbereich La einschließt. In diesem Falle ist die Flüssigphaseneinschlußrate P von einer der zusammengesetzten festen Phasen Sc wiedergegeben durch P = {B/(A + B)} × 100 (%), wobei A eine Schnittfläche des Festphasenbereichs Sa ist und B eine Schnittfläche des Flüssigphasenbereichs La ist. Wenn eine Anzahl N von Gruppen aus einer Klasse von zusammengesetzten festen Phasen Sc in dem äußeren Schichtabschnitt derart ausgewählt wird, daß sie eine Mehrzahl von zusammengesetzten festen Phasen Sc umfassen, dann sind Mittelwerte M1 bis Mn der Flüssigphaseneinschlußraten P1, P2, ... Pn-1 und Pn einer Anzahl n der zusammengesetzten festen Phasen Sc in der ersten bis zur N-ten Gruppe wiedergegeben durch M1 = (P1 + P2 ... + Pn-1 + Pn)/n, ... Und MN = (P1 + P2 ... + Pn-1 + Pn)/n, und der Mittelwert MM dieser Mittelwerte M1 bis MN (= (M1 + M2 ... + MN-1 + MN)/N) ist im Bereich von MM ≥ 20 % gesetzt.The present invention comprises a semi-molten thixocasting casting material in which the solid phases Sp existing in the outer layer portion are a plurality of composite solid phases Sc each having a liquid phase region La and a solid phase region Sa containing the liquid phase region La includes. In this case, the liquid phase inclusion rate P of one of the composite solid phases Sc is represented by P = {B / (A + B)} × 100 (%), where A is a sectional area of the solid phase area Sa and B is a sectional area of the liquid phase area La. When a number N of groups of a class of composite solid phases Sc in the outer layer portion are selected to comprise a plurality of composite solid phases Sc, then average values M 1 to M n of the liquid phase inclusion rates P 1 , P 2 ,. P n-1 and P n of a number n of the composite solid phases Sc in the first to the N-th group represented by M 1 = (P 1 + P 2 ... + P n-1 + P n ) / n, ... and M N = (P 1 + P 2 ... + P n-1 + P n ) / n, and the mean value M M of these mean values M 1 to M N (= (M 1 + M 2 ... + M N-1 + M N ) / N) is set in the range of M M ≥ 20%.
II. Herstellung des semi-geschmolzenen Thixogieß-GießmaterialsII. Production of semi-molten Thixocasting casting material
Die
(A) Beziehung zwischen dem Gießmaterial und der Heizeinrichtung(A) Relationship between the casting material and the heater
(Beispiel 1)(Example 1)
Unter Verwendung eines geschmolzenen Materials, welches eine hypoeutektische Aluminiumlegierungszusammensetzung aufweist, welche in Tabelle 3 gezeigt ist, ist ein rundes stangenartiges Gießerzeugnis mit einem Durchmesser von 76 mm in dem gerührten kontinuierlichen Gießverfahren hergestellt worden.Under Use of a molten material which has a hypoeutectic Aluminum alloy composition shown in Table 3 is a round rod-shaped molded product with a diameter of 76 mm in the stirred continuous casting process been prepared.
Tabelle 3 Table 3
Ein
Aluminiumlegierungsmaterial als das Gießmaterial ist mit einer Länge von
100 mm von dem runden stangenartigen Gießerzeugnis abgeschnitten worden
und ist bezüglich
seiner metallographischen Struktur untersucht worden, was zu den
in den
Die
Wie
aus
In diesem Falle ist die Flächenrate a der α-Al-Kristalle in dem äußeren Schichtabschnitt gleich 86 % und die Flächenrate b der α-Al-Kristalle in dem Hauptkörperabschnitt ist gleich 75 %. Diese Flächenraten a und b sind unter Verwendung eines Bildanalysesystems usw. gemessen worden.In In this case, the area rate a of the α-Al crystals in the outer layer section equal to 86% and the area rate b of the α-Al crystals in the main body portion is equal to 75%. These area rates a and b are measured using an image analysis system, etc. Service.
Das Aluminiumlegierungsmaterial I ist in einem Induktionsheizofen angeordnet worden und ist dann einem Induktionsheizen unter einem Zustand einer Frequenz f von 1 kHz (konstant) und einer Erregungszeit von 7 Minuten unterzogen worden (Ausgabe 90 % für die ersten 3 Minuten, Ausgabe 50 % für die nächste 1 Minute und Ausgabe 37 % für die letzten 3 Minuten).The Aluminum alloy material I is disposed in an induction heating furnace and then is an induction heating under a state of Frequency f of 1 kHz (constant) and an excitation time of 7 minutes been subjected (90% issue for the first 3 minutes, issue 50% for the next 1 minute and spending 37% for the last 3 minutes).
In diesem Falle ist der elektrische Widerstandswert des äußeren Schichtabschnitts geringer als derjenige des Hauptkörperabschnitts, aufgrund der Tatsache, daß die Flächenrate a der α-Al-Kristalle in dem äußeren Schichtabschnitt höher ist als die Flächenrate b der α-Al-Kristalle in dem Hauptkörperabschnitt und der α-Al-Kristall eine gute Leitfähigkeit aufweist. Daher tritt in dem äußeren Schichtabschnitt ein bemerkenswerter Skin-Effekt auf, wodurch verursacht wird, daß die Temperatur des äußeren Schichtabschnitts gegenüber dem Hauptkörperabschnitt bevorzugt erhöht wird, um einen semi-geschmolzenen Zustand zu erhalten, in welchem feste und flüssige Phasen koexistent sind. Ein nachfolgendes Induktionsheizen verursacht, daß die Temperatur des Hauptkörperabschnitts erhöht wird, so daß dieser ebenso einen semi-geschmolzenen Zustand annimmt, in welchem feste und flüssige Phasen koexistent sind.In In this case, the electrical resistance of the outer layer portion lower than that of the main body portion due to Fact that the area rate a of the α-Al crystals in the outer layer section is higher as the area rate b of the α-Al crystals in the main body portion and the α-Al crystal has a good conductivity. Therefore, in the outer layer portion occurs a remarkable skin effect on, which causes the temperature of the outer layer section across from the main body section preferably increased is to obtain a semi-molten state in which solid and liquid Phases are coexistent. A subsequent induction heating causes that the Temperature of the main body section elevated so that this also assumes a semi-molten state in which solid and liquid Phases are coexistent.
Auf
diese Art und Weise ist das Aluminiumlegierungsmaterial auf 575°C erhitzt
worden, was eine gießbare
Temperatur ist, und dann ist die metallographische Struktur in dem
semi-geschmolzenen Zustand durch ein Abschreckverfahren fixiert
worden und untersucht worden, was zu den in den
Die
Wie
aus der
Wie
aus der
Dann
ist die Form-Temperatur in einer in
Nachfolgend sind verschiedene Aluminiumlegierungsmaterialien II, III, IV, V und VI hergestellt werden, welche die in Tabelle 3 gezeigte Zusammensetzung hatten und welche verschiedene Raten a und b der α-Al-Kristalle in dem äußeren Schichtabschnitt und dem Hauptkörperabschnitt hatten und die gleiche Größe wie vorangehend beschrieben.following are various aluminum alloy materials II, III, IV, V and VI having the composition shown in Table 3 and what different rates a and b of the α-Al crystals in the outer layer section and the main body portion had and the same size as previous described.
Dann ist jedes der Aluminiumlegierungsmaterialien II, III, IV, V und VI in dem Induktionsheizofen angeordnet worden und unter den gleichen Bedingungen, wie die vorangehend beschriebenen, erhitzt worden. Danach ist die metallographische Struktur in dem halb geschmolzenen Zustand bei einer gießbaren Temperatur von 575°C in der gleichen Art und Weise erzeugt und dann gemessen worden.Then, each of the aluminum alloy materials II, III, IV, V and VI is in the induction heating furnace and heated under the same conditions as those described above. Thereafter, the metallographic structure in the semi-molten state was produced at a pourable temperature of 575 ° C in the same manner and then measured.
Unter
Verwendung der Aluminiumlegierungsmaterialien II, III, IV, V und
VI, nachdem diese erhitzt worden sind, und unter Verwendung der
in
Die Tabelle 4 zeigt die Flächenraten a und b der α-Al-Kristalle in dem äußeren Schichtabschnitt und dem Hauptkörperabschnitt von jedem der Aluminiumlegierungsmaterialien I, II, III, IV, V und VI, die Differenz a – b zwischen den Flächenraten a und b, die Form der festen Phase in dem semi-geschmolzenen äußeren Schichtabschnitt und den Ladedruck während des Gießens.The Table 4 shows the area rates a and b of the α-Al crystals in the outer layer section and the main body portion of each of the aluminum alloy materials I, II, III, IV, V and VI, the difference a - b between the area rates a and b, the shape of the solid phase in the semi-molten outer layer portion and the boost pressure during of the casting.
Tabelle 4 Table 4
Die
Wie
aus der
Wenn die Dendriten in dem äußeren Schichtabschnitt, wie in den Aluminiumlegierungsmaterialien I, II, III und IV in Tabelle 4, in die sphärischen festen Phasen transformiert werden, dann kann der Ladedruck während des Gießens bei einem im wesentlichen konstanten Wert, wie z.B. 8 bis 9 MPa fixiert werden und kann gesenkt werden. Jedes der Aluminiumgießerzeugnisse, welche aus den Aluminiumlegierungsmaterialien I, II, III und IV hergestellt worden sind, hatte eine feine metallographische Struktur und hatte keine Defekte, wie z.B. Ausschnitte und Hohlräume, in sich und war gut.If the dendrites in the outer layer section, as in the aluminum alloy materials I, II, III and IV in Table 4, in the spherical be transformed into solid phases, then the boost pressure during the casting at a substantially constant value, e.g. 8 to 9 MPa be fixed and can be lowered. Each of the aluminum castings, which consists of the aluminum alloy materials I, II, III and IV had a fine metallographic structure and had no defects, such as Cutouts and cavities, in himself and was good.
Wenn andererseits die Dendrite in dem äußeren Schichtabschnitt nicht in die sphärischen festen Phasen transformiert worden sind, wie in den Aluminiumlegierungsmaterialien V und VI in Tabelle 4, dann wird der Ladedruck als ein Ergebnis daraus erhöht, daß sehr wahrscheinlich in dem Aluminiumlegierungsgießerzeugnis Defekte erzeugt wurden.If on the other hand, the dendrites in the outer layer portion not in the spherical solid phases, as in the aluminum alloy materials V and VI in Table 4, then the boost pressure as a result increased from it, that very much probably produces defects in the aluminum alloy casting were.
Die
Wie
aus
(Vergleichsbeispiel 1)Comparative Example 1
Das
Aluminiumlegierungsmaterial des Beispiels 1 ist in einem elektrischen
Widerstandsofen angeordnet worden und ist für eine lange Zeitperiode unter
einem Zustand einer Heizzeit von 3 Stunden auf 575°C erhitzt
worden, bei welcher Temperatur das Material in einem semi-geschmolzenen
Zustand war und feste und flüssige
Phasen aufgewiesen hat, die darin koexistent waren, und bei welcher
es bei einer gießbaren
Temperatur war. Danach ist die metallographische Struktur im semi-geschmolzenen
Zustand durch ein Abschreckverfahren fixiert worden und ist untersucht
worden, was zu den in den
Die
Wie
aus der
Andererseits
weist, wie aus
Dann
ist unter Verwendung des halb geschmolzenen Legierungsmaterials
II, nachdem dieses erhitzt worden ist, und unter Verwendung der
Preßgießeinrichtung
Teststücke sind aus dem Aluminiumlegierungsgießerzeugnis I, das unter Verwendung des Aluminiumlegierungsmaterials I des Beispiels 1 hergestellt worden ist, und dem Aluminiumlegierungsgießerzeugnis IIa des Vergleichsbeispiels 1 hergestellt worden. Dann ist jedes der Teststücke einer T6-Behandlung unterzogen worden (umfassend ein Erhitzen auf 540°C für 5 Stunden, ein Wasser-Kühlen und ein Erhitzen auf 170°C für 5 Stunden), und ist dann einem Zugtest unterzogen worden, was zu den in Tabelle 5 gezeigten Ergebnissen geführt hat. In Tabelle 5 entsprechen die Teststücke I und IIa den Aluminiumlegierungsgießerzeugnissen I bzw. IIa.Test pieces are from the aluminum alloy casting I using the aluminum alloy material I of the example 1, and the aluminum alloy cast product IIa of Comparative Example 1 has been prepared. Then each one is the test pieces T6 treatment (comprising heating to 540 ° C for 5 hours, a water-cooling and heating to 170 ° C for 5 hours), and then subjected to a tensile test, resulting in the in Table 5 results shown Has. In Table 5, the test pieces I and IIa correspond to the aluminum alloy castings I or IIa.
Tabelle 5 Table 5
Wie aus Tabelle 5 hervorgeht, weist das Teststück I des Beispiels 1 eine hohe Festigkeit und eine hohe Duktilität (Dehnbarkeit) auf. Dies liegt an der Tatsache, daß die Dendriten in dem äußeren Schichtabschnitt in sphärische feste Phasen transformiert worden sind und daß die sphärischen Strukturen des äußeren Schichtabschnitts und des Hauptkörperabschnitts fein waren.As from Table 5, the test piece I of Example 1 has a high Strength and high ductility (ductility) on. This is the fact that the Dendrites in the outer layer section in spherical solid phases have been transformed and that the spherical structures of the outer layer portion and the main body portion were fine.
Andererseits weist das Teststück IIa im Vergleichsbeispiel 1 eine geringe Festigkeit und eine geringe Duktilität im Vergleich zu den Teststück I auf, was an der Tatsache liegt, daß die sphärische Struktur des Hauptkörperabschnitts koalesziert oder aufgeschwollen war.on the other hand has the test piece IIa in Comparative Example 1 low strength and low ductility in comparison to the test piece I rely on the fact that the spherical structure of the main body section coalesced or swollen.
(Beispiel 2)(Example 2)
Das Aluminiumlegierungsmaterial I des Beispiels 1 ist in einem Induktionsheizofen angordnet worden und einem ersten (primären) Induktionsheizschritt in einer Spule des Induktionsheizofens unterzogen worden, unter Zuständen einer Frequenz f1 von 2 kHz (konstant) und einer Erregungszeit von 3 Minuten (Ausgabe 90 %).The aluminum alloy material I of Example 1 was placed in an induction heating furnace and subjected to a first (primary) induction heating step in a coil of the induction heating furnace under conditions of a frequency f 1 of 2 kHz (constant) and an energization time of 3 minutes (output 90%). ,
Dabei ist ein Skin-Effekt, entsprechend demjenigen des Beispiels 1, in bemerkenswerter Weise aufgetreten, und daher ist die Temperatur des äußeren Schichtabschnitts bezüglich der Temperatur des Hauptkörperabschnitts bevorzugt erhöht worden, so daß der äußere Schichtabschnitt einen semi-geschmolzenen Zustand angenommen hat, in dem feste und flüssige Phasen koexistieren.there is a skin effect, corresponding to that of Example 1, in remarkably occurred, and therefore the temperature of the outer layer section in terms of the temperature of the main body portion preferably increased been so that the outer layer section has assumed a semi-molten state in which solid and liquid Phases coexist.
Dann ist das Aluminiumlegierungsmaterial I einem zweiten (sekundären) Induktionsheizschritt in der Spule unter Zuständen einer Frequenz f2 von 1 kHz (konstant) und einer Erregungszeit von 4 Minuten (Ausgabe 50 % für die 1 Minute und Ausgabe 37 für die nächsten 3 Minuten) unterzogen wurden.Then, the aluminum alloy material I undergoes a second (secondary) induction heating step in the coil under conditions of a frequency f 2 of 1 kHz (constant) and an energization time of 4 minutes (output 50% for the 1 minute and output 37 for the next 3 minutes) were.
Dies hat verursacht, daß die Temperatur des Hauptkörperabschnitts angehoben worden ist und dieser einen semi-geschmolzenen Zustand angenommen hat, in welchem feste und flüssige Phasen koexistieren.This has caused that Temperature of the main body section has been raised and this one semi-molten state has assumed in which solid and liquid phases coexist.
In dieser Art und Weise ist das Aluminiumlegierungsmaterial I auf 575°C erhitzt worden, was eine gießbare Temperatur ist. Danach ist die metallographische Struktur im semi-geschmolzenen Zustand unter Verwendung eines Abschreckverfahrens fixiert worden und ist untersucht worden. Als Ergebnis daraus ist deutlich geworden, daß die Dendriten in dem äußeren Schichtabschnitt in sphärische feste Phasen transformiert worden sind. In diesem Falle war ein mittlerer Durchmesser der sphärischen festen Phasen der α-Al-Kristalle gleich 160 μm.In In this way, the aluminum alloy material I is heated to 575 ° C what a pourable Temperature is. After that, the metallographic structure is semi-molten Condition fixed using a quenching method and has been studied. As a result, it has become clear that the Dendrites in the outer layer section in spherical solid phases have been transformed. In this case was one average diameter of the spherical solid phases of the α-Al crystals same 160 μm.
Der Hauptkörperabschnitt hat ebenso sphärische Strukturen aufgewiesen. In diesem Falle war der mittlere Durchmesser der sphärischen festen Phasen der α-Al-Kristalle gleich 120 μm.Of the Main body portion has also spherical Structures exhibited. In this case the mean diameter was the spherical one solid phases of the α-Al crystals equal to 120 μm.
Dann
ist unter Verwendung des semi-geschmolzenen Aluminiumlegierungsmaterials
I, nachdem dieses erhitzt worden ist, und unter Verwendung der Preßgießeinrichtung
In gleicher Weise sind unter Verwendung des Aluminiumlegierungsmaterials I zwei Aluminiumlegierungsgießerzeugnisse unter den gleichen Zuständen wie den vorangehend beschriebenen hergestellt worden, mit Ausnahme, daß die Frequenz f1 beim ersten Induktionsheizschritt geändert worden ist. Diese sind als Beispiele 2 bzw. 3 bezeichnet.Likewise, using the aluminum alloy material I, two aluminum alloy castings have been manufactured under the same conditions as those described above except that the frequency f 1 has been changed in the first induction heating step. These are referred to as examples 2 and 3, respectively.
Die Tabelle 6 zeigt die Beziehung zwischen den Frequenzen f1 und f2 in dem ersten und dem zweiten Induktionsheizschritt und dem Ladedruck. Zum Vergleich sind Daten, welche sich auf das Aluminiumlegierungsmaterial I im Beispiel 1 beziehen, als diejenige eines Beispiels 4 in Tabelle 6 gezeigt.Table 6 shows the relationship between the frequencies f 1 and f 2 in the first and second induction heating steps and the boost pressure. For comparison, data relating to the aluminum alloy material I in Example 1 is shown as that of Example 4 in Table 6.
Tabelle 6 Table 6
Wie aus der Tabelle 6 hervorgeht, können, wenn die Frequenz f1 beim ersten Induktionsheizschritt höher eingestellt ist als die Frequenz f2 beim zweiten Induktionsheizschritt, wie in den Beispielen 1 bis 3, die sphärischen festen Phasen, welche sich aus der Transformation der Dendriten ergeben, in eine Form gebracht werden, die näher an einer sphärischen Form ist, im Vergleich mit denjenigen des Beispiels 4, und daher ist der Ladedruck geringer als in dem Beispiel 9.As is apparent from Table 6, when the frequency f 1 in the first induction heating step is set higher than the frequency f 2 in the second induction heating step as in Examples 1 to 3, the spherical solid phases resulting from the transformation of the dendrites can be set , are brought into a shape closer to a spherical shape as compared with those of Example 4, and therefore, the boost pressure is lower than in Example 9.
Die Frequenz f1 beim ersten Induktionsheizschritt liegt in geeigneter Weise im Bereich von 0,8 kHz < f1 ≤ 50 kHz für das bevorzugte Erhöhen der Temperatur des äußeren Schichtabschnitts. Wenn die Frequenz f1 niedriger ist als 0,8 kHz oder höher als 50 kHz, dann ist die Effizienz einer Heizoszillationsschaltung gering und daher ist dieses Frequenzniveau nicht praktisch.The frequency f 1 in the first induction heating step is suitably in the range of 0.8 kHz <f 1 ≦ 50 kHz for preferentially raising the temperature of the outer layer portion. When the frequency f 1 is lower than 0.8 kHz or higher than 50 kHz, the efficiency of a heating oscillation circuit is low, and therefore this frequency level is not practical.
Die Frequenz f2 im zweiten Induktionsheizschritt liegt in geeigneter Weise im Bereich von 0,8 kHz < f2 ≤ 5 kHz für das gleichförmige Erhitzen des Hauptkörperabschnitts. Wenn die Frequenz f2 niedriger als 0,8 kHz ist, ist sie ebenso nicht praktisch. wenn andererseits f2 > 5 kHz, dann wird der äußere Schichtabschnitt in bevorzugter Weise erhitzt, und daher kann nicht der gesamte Hauptkörperabschnitt in gleichförmiger Art und Weise erhitzt werden. Der Grund, warum die Frequenz f1 höher als 0,8 kHz definiert ist, ist, daß die Beziehung f1 > f2 erfüllt ist.The frequency f 2 in the second induction heating step is suitably in the range of 0.8 kHz <f 2 ≦ 5 kHz for the uniform heating of the main body portion. If the frequency f 2 is lower than 0.8 kHz, it is also not practical. On the other hand, when f 2 > 5 kHz, the outer layer portion is preferably heated, and therefore, the entire main body portion can not be heated in a uniform manner. The reason why the frequency f 1 is defined higher than 0.8 kHz is that the relation f 1 > f 2 is satisfied.
Wenn andererseits die Frequenz f1 beim ersten Induktionsheizschritt niedriger ist als die Frequenz f2 beim zweiten Induktionsheizschritt, nämlich f1 < f2, treten die folgenden Nachteile auf: Es wird die Oxidation des äußeren Schichtabschnitts unterstützt, so daß ein dicker Oxidfilm gebildet wird, und ein Teil des äußeren Schichtabschnitts fließt heraus, was zu einem verringertem Ertrag führt.On the other hand, f the frequency of 1 in the first induction heating step is lower than the frequency f 2 during the second induction heating step, namely, f 1 <f 2, the following disadvantages occur: It is supported oxidation of the outer layer portion, so that a thick oxide film is formed, and a part of the outer layer portion flows out, resulting in a reduced yield.
(B) Mittlerer Durchmesser der sphärischen festen Phasen in dem äußeren Schichtabschnitt in dem semi-geschmolzenen Zustand(B) Average diameter the spherical one solid phases in the outer layer portion in the semi-molten state
(Beispiel 1)(Example 1)
Ein Aluminiumlegierungsmaterial I, welches die hypoeutektische Aluminiumlegierungszusammensetzung, welche in Tabelle 3 gezeigt ist, hatte, ist in einem gerührten Gießverfahren hergestellt worden und hatte einen Durchmesser von 76 mm und eine Länge von 100 mm.One Aluminum alloy material I containing the hypoeutectic aluminum alloy composition, which is shown in Table 3, is in a stirred casting process produced and had a diameter of 76 mm and a length of 100 mm.
Die
Das Aluminiumlegierungsmaterial I ist in dem Induktionsheiz ofen angeordnet worden und dann einem Induktionsheizen unter Zuständen einer Frequenz f von 1 kHz (konstant) und einer Erregungszeit von 7 Minuten unterzogen worden (Ausgabe 90 % für die ersten 3 Minuten, Ausgabe 50 % für die nächste 1 Minute und Ausgabe 37 % für die letzten 3 Minuten).The Aluminum alloy material I is disposed in the induction heating furnace and then an induction heating under conditions one Frequency f of 1 kHz (constant) and an excitation time of 7 minutes been subjected (90% issue for the first 3 minutes, issue 50% for the next 1 minute and spending 37% for the last 3 minutes).
In diesem Falle ist der elektrische Widerstandswert des äußeren Schichtabschnitts geringer als derjenige des Hauptkörperabschnitts, aufgrund der Tatsache, daß die Flächenrate a der α-Al-Kristalle in dem äußeren Schichtabschnitt höher ist als die Flächenrate b der α-Al-Kristalle in dem Hauptkörperabschnitt und der α-Al-Kristall eine gute Leitfähigkeit aufweist. Daher ist in dem äußeren Schichtabschnitt ein beträchtlichter Skin-Effekt aufgetreten, wodurch verursacht wird, daß die Temperatur des äußeren Schichtabschnitts bezüglich des Hauptkörperabschnitts bevorzugt erhöht worden ist, so daß der äußere Schichtabschnitt einen semi-geschmolzenen Zustand angenommen hat mit darin koexistenten festen und flüssigen Phasen. Ein nachfolgendes Induktionsheizen hat verursacht, daß die Temperatur des Hauptkörperabschnitts angehoben worden ist, so daß dieser auch einen semi-geschmolzenen Zustand angenommen hat mit darin koexistenten festen und flüssigen Phasen.In this case, the electrical resistance of the outer layer portion is less than that Because of the fact that the area rate a of the α-Al crystals in the outer layer portion is higher than the area rate b of the α-Al crystals in the main body portion and the α-Al crystal has good conductivity. Therefore, a considerable skin effect has occurred in the outer layer portion, causing the temperature of the outer layer portion to be preferably increased with respect to the main body portion, so that the outer layer portion has assumed a semi-molten state with solid and liquid phases coexistent therewith , Subsequent induction heating caused the temperature of the main body portion to be raised so that it also assumed a semi-molten state with solid and liquid phases coexistent therewith.
In
dieser Art und Weise ist das Aluminiumlegierungsmaterial auf 575°C erhitzt
worden, was eine gießbare
Temperatur ist. Dann ist die metallographische Struktur in dem semi-geschmolzenen
Zustand durch ein Abschreckverfahren fixiert worden und die metallographische
Struktur des äußeren Schichtabschnitts
ist untersucht worden, was zu den in
Die
Der Hauptkörperabschnitt weist ebenso eine feine sphärische Struktur auf, aus dem gleichen Grund, wie dem vorangehend beschriebenen.Of the Main body portion also has a fine spherical Structure on, for the same reason as described above.
Dann
ist die Form-Temperatur in der Preßgießeinrichtung
Die
Dies liegt an der Tatsache, daß das Gießmaterial in festem Zustand durch den Durchgang hindurchgeführt worden ist, ohne Trennung der festen und flüssigen Phasen voneinander, als dieses in den Hohlraum geladen wurde.This is due to the fact that the casting material passed through the passage in a solid state is, without separation of the solid and liquid phases from each other, when it was loaded into the cavity.
(Beispiel 2)(Example 2)
Ein Aluminiumlegierungsmaterial II, welches die in Tabelle 3 gezeigte hypoeutektische Aluminiumlegierungszusammensetzung hatte, ist in einem gerührten Gießverfahren hergestellt worden und hatte einen Durchmesser von 76 mm und eine Länge von 100 mm.One Aluminum alloy material II, which is shown in Table 3 had hypoeutectic aluminum alloy composition is in a stirred casting process produced and had a diameter of 76 mm and a length of 100 mm.
Die
Das
Aluminiumlegierungsmaterial II ist in dem Induktionsheizofen angeordnet
worden und ist dann einem Induktionsheizen unter den gleichen Bedingungen
wie in dem Beispiel 1 unterzogen worden. Dann ist das Aluminiumlegierungsmaterial
II auf 575°C
erhitzt worden, bei welcher Temperatur das Material II in einem
semi-geschmolzenen Zustand war mit darin koexistenten festen und
flüssigen
Phasen, und welche Temperatur eine gießbare Temperatur war. Danach
ist die metallographische Struktur in dem semi-geschmolzenen Zustand
durch ein Abschreckverfahren fixiert worden und die metallographische
Struktur des äußeren Schichtabschnitts
ist untersucht worden, was zu dem in
Die
Dann
ist unter Verwendung des semi-geschmolzenen Aluminiumlegierungsmaterials
II, nachdem dieses erhitzt worden ist, und unter Verwendung der
in
Die
Dies liegt daran, daß, als das semi-geschmolzene Aluminiumlegierungsmaterial II in den Hohlraum geladen worden ist, ein Verstopfen des Durchgangs (mit einem Durchmesser von 10 mm) mit dem Material II aufgetreten ist, was zu einer Separation der festen und flüssigen Phasen voneinander geführt hat, da der mittlere Durchmesser D der festen Phasen in dem äußeren Schichtabschnitt 230 μm groß war.This is because, as the semi-molten aluminum alloy material II in the Cavity has been loaded, clogging the passage (with a diameter of 10 mm) has occurred with the material II, which has led to a separation of the solid and liquid phases from each other, since the mean diameter D of the solid phases in the outer layer portion 230 μm in size.
Aus
dem Vergleich der
Dann sind Teststücke aus den Aluminiumlegierungsgießerzeugnissen I und II in den Beispielen 1 und 2 hergestellt worden und einer T6-Behandlung unterzogen worden, entsprechend der vorangehend beschriebenen, und sind dann einem Zugtest unterzogen worden, was zu den in Tabelle 7 gezeigten Ergebnissen geführt hat. In Tabelle 7 entsprechen Teststücke I und II den Aluminiumlegierungsgießerzeugnissen I bzw. II.Then are test pieces from the aluminum alloy castings I and II have been prepared in Examples 1 and 2 and a Subjected to T6 treatment, according to the previously described, and then subjected to a tensile test, resulting in the in Table 7 results shown Has. In Table 7, test pieces I and II correspond to the aluminum alloy castings I or II.
Tabelle 7 Table 7
Wie aus der Tabelle 7 hervorgeht, weist das Teststück I im Beispiel 1 eine höhere Festigkeit und eine größere Duktilität auf als diejenigen des Teststücks II im Beispiel 2. Dies liegt an dem Unterschied der metallographischen Strukturen der Aluminiumlegierungsgießerzeugnisse I und II und ursprünglich an dem Unterschied zwischen den mittleren Durchmessern D der festen Phasen in den äußeren Schichtabschnitten der semi-geschmolzenen Gießmaterialien.As From Table 7, the test piece I in Example 1 has higher strength and a greater ductility than those of the test piece II in Example 2. This is due to the difference of metallographic Structures of aluminum alloy castings I and II and originally on the difference between the mean diameters D of the fixed Phases in the outer layer sections of semi-molten casting materials.
Zusammengefaßt betrifft die Erfindung ein semi-geschmolzenes Gießmaterial, in dem feste und flüssige Phasen koexistieren.In summary the invention a semi-molten casting material, in the solid and liquid Phases coexist.
Eine Mehrzahl von zusammengesetzten festen Phasen, welche Flüssig- und Festphasenbereiche aufweisen, und eine Mehrzahl von einzelnen festen Phasen existieren als die festen Phasen in einem äußeren Schichtabschnitt des semi-geschmolzenen Gießmaterials. Wenn die Schnittfläche des Festphasenbereichs durch A wiedergegeben ist, und wenn die Schnittfläche des Festphasenbereichs in einer der zusammengesetzten festen Phasen durch B wiedergegeben ist, dann ist die Flüssigkeitseinschlußrate P der zusammengesetzten festen Phase definiert als P = {B/(A + B)} × 100 (%). Die Flüssigkeitseinschlußrate P der einzelnen festen Phase ist gleich 0 (%). Wenn zwei Gruppen aus einer Klasse der festen Phase ausgewählt werden, beispielsweise durch erste und zweite gerade Linien, so daß sie eine Mehrzahl von festen Phasen umfassen, sind Mittelwerte M1 und M2 der Flüssigkeitseinschlußraten von beispielsweise sechs festen Phasen in der ersten und der zweiten Gruppen wiedergegeben durch M1 = (P1 + P2 ... + P5 + P6)/6 und M2 = (P4 + P7 ... + P10 + P11)/6, und ein Mittelwert MM der Mittelwerte M1 und M2 ist im Bereich von MM ≥ 20 % gesetzt. Somit ist es möglich, das Ausfließen der flüssigen Phasen aus dem äußeren Schichtabschnitt in dem semi-geschmolzenen Thixogieß-Gießmaterial zu verhindern.A plurality of composite solid phases having liquid and solid phase portions and a plurality of single solid phases exist as the solid phases in an outer layer portion of the semi-molten casting material. When the sectional area of the solid phase area is represented by A, and when the sectional area of the solid phase area in one of the composite solid phases is represented by B, the liquid inclusion rate P of the composite solid phase is defined as P = {B / (A + B)} × 100 (%). The liquid inclusion rate P of the single solid phase is 0 (%). When two groups of a class of the solid phase are selected, for example, by first and second straight lines to include a plurality of solid phases, averages M 1 and M 2 are the liquid inclusion rates of, for example, six solid phases in the first and second Groups represented by M 1 = (P 1 + P 2 ... + P 5 + P 6 ) / 6 and M 2 = (P 4 + P 7 ... + P 10 + P 11 ) / 6, and an average M M of the mean values M 1 and M 2 is set in the range of M M ≥ 20%. Thus, it is possible to prevent the leakage of the liquid phases from the outer layer portion in the semi-molten thixocasting molding material.
Claims (4)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP275604/94 | 1994-10-14 | ||
JP6275604A JP2772765B2 (en) | 1994-10-14 | 1994-10-14 | Method of heating casting material for thixocasting |
DE19538243A DE19538243C2 (en) | 1994-10-14 | 1995-10-13 | Process for the production of semi-melted thixo casting material |
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Publication Number | Publication Date |
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DE19549547B4 true DE19549547B4 (en) | 2005-01-27 |
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DE19549547A Expired - Fee Related DE19549547B4 (en) | 1994-10-14 | 1995-10-13 | Thixocasting semi-molten casting material and its mfr. - the material comprising composite solid phases each having liq. and solid phases, and single solid phases |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19549547B4 (en) |
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- 1995-10-13 DE DE19549547A patent/DE19549547B4/en not_active Expired - Fee Related
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Legal Events
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